地下管線探測與資料整理

廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060

1 地下綜合管線探測的內(nèi)容

地下管線探測包括地下管線探查、地下管線測量、數(shù)據(jù)建庫三個基本內(nèi)容。地下管線探查是對符合范圍要求、取舍標準的目標管線采用調(diào)查和儀器探查方法取得其平面位置和埋深；地下管線測量是采用測繪儀器確定管線點的坐標，采集兩側帶狀地形，編繪綜合或專業(yè)地下管線圖；數(shù)據(jù)建庫是將管線位置和屬性錄入符合數(shù)據(jù)結構的組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的庫表。

2 地下管線探查

2.1 探查技術的工作方式

按探測工序劃分，地下管線探查可分為實地調(diào)查和儀器探查。實地調(diào)查包括調(diào)查屬性、量測埋深，儀器探查是采用管線探測儀器確定隱蔽點平面位置及埋深。

2.2 地下管線的調(diào)查

地下管線的調(diào)查主要是針對明顯管線點進行的，用鋼尺進行量測，深度埋深以米為單位，讀數(shù)至厘米，管徑（或斷面尺寸）以毫米為單位。實地調(diào)查時，宜請管線權屬單位、施工單位或知情者協(xié)助，共同了解權屬單位、材質(zhì)、附屬設施、走向埋深、流向、電壓等要素，根據(jù)管線的類型量測不同的埋深，如給水、燃氣、航油、成品油等管線為地面至管外頂?shù)纳疃龋晡酆狭鳌⒂晁⑽鬯扰潘艿罏榈孛嬷凉軆?nèi)底的深度，電信、聯(lián)通、移動、寬帶、盈通、城網(wǎng)、網(wǎng)通、廣播、網(wǎng)絡、公安、軍用、保密、電力通信等管塊為其外頂埋深。難以直接調(diào)查的地下井室可采用QV技術，協(xié)助判斷管徑大小及管道走向，或采用CCTV技術進行調(diào)查。對具有出入口，即兩端未封口的非開挖管道，宜采用管線陀螺儀直接獲取管線點的三維坐標。

2.3 地下管線的儀器探查

（1）金屬管線的探查。金屬管線主要為給水管線、煤氣管線、工業(yè)管道、電力管線、電信管線等，由于金屬管線導電性好，因此可采用主動源頻率域電磁法探測，一般采用直接法或感應法。采用直接法探查地下管線時，應使接地釘處在合適的位置，避免電流過小或盡量減少其他干擾信號。采用感應法探查地下管線時，應使發(fā)射機與管線處于最佳耦合狀態(tài)，接收機與發(fā)射機應保持最佳收發(fā)距。管線分布簡單或旁側干擾較小時，用極大值法（Hx或ΔHx）定位，用直讀法或特征點法（Hx百分比法、ΔHx70%法）定深。使用直讀法應盡可能使用較低頻率，要有特征點法驗證。一般采用夾鉗法和感應法探測通信、電力類管線，當無出露點少、夾鉗法效果不佳時，可采用感應法。隱蔽段的110kV高壓電力電纜一般直埋在市政道路慢車道下，以主動源感應法與50Hz被動源法結合定位、定深。近間距平行金屬管線的探測：相鄰管線走向、埋深基本一致，間距較小的管線，由于信號疊加，導致測深誤差較大、平面定位錯誤，也可能測漏管線或無法區(qū)分管線。為提高探測效果，可采用下列方法進行分辨：①分別對各管線施加直接信號；②改變發(fā)射機感應的位置和方向；③改變發(fā)射的頻率和功率；④改變接地電極等。復雜或超深金屬管線的探測：宜采用剖面觀測計算法，即在垂直管線走向設置電磁場觀測剖面，記錄電磁場曲線，通過觀察電磁場曲線形態(tài)分析信號的干擾程度、判定管線的位置及深度，亦可以進行反演計算，求取位置和埋深參數(shù)。

（2）非金屬管線的探查。非金屬管線分為未封閉和全封閉的非金屬管線。①未封閉的非金屬管線探測主要是對未封閉的自流非金屬排水管線，未穿放電纜的電力、通信管線的探查，一般用示蹤法探測。將示蹤探頭推入管道內(nèi)，使它沿管道移動，在地面利用探測儀的接收機，探測示蹤探頭發(fā)射的電磁場信號，推測探頭位置，從而間接對非金屬管道進行定位，缺點是有些地段可能會因為堵塞而不能保證在管道內(nèi)將發(fā)射探頭正常穿過或回收。②全封閉的非金屬管線探測主要是對無出入口的給水玻璃鋼管、砼管或PVC管、煤氣PE管等的探查。第一，安裝有球形電子標識器的非金屬管線的探測：目前，埋設時安裝了3M Dynatel電子標識球的燃氣、給水等非金屬管線，可通過標識定位儀探測該地下管線的走向及位置。第二，有些非金屬管線（例如燃氣、給水管）鋪設施工時，同時鋪設了具有導電能力的示蹤線。對這類非金屬管線，可通過探測其示蹤線，間接探測出金屬管線的位置、方向和深度。第三，在不具備前面兩個條件的情況下，一般通過地質(zhì)雷達進行管線探查。根據(jù)非金屬的管徑及埋深特點，選擇RIS-K2或MALA等管線探地雷達（GPR）的最佳工作頻率及屏蔽天線，采用剖面法探測，以最佳的時窗、采樣間隔、點距，排除介質(zhì)不均勻性信號對目標管線的干擾，根據(jù)反射時間、波長、同相軸、振幅等判斷管線異常。管線異常在鄰近區(qū)域需具有重復性。有條件的地方可采用開挖和釬探方式對管線進行準確定位定深。

3 地下管線點測量

地下管線控制測量應在業(yè)主提供的相應等級控制資料的基礎上布設相應圖根控制點。管線點探查外業(yè)結束后，以探查組的探查草圖、測區(qū)圖根控制點成果作為基礎，由測量作業(yè)組進行管線點測量，可采用全站儀極坐標法、網(wǎng)絡RTK等方法，進行管線點測量、帶狀地形測量，按數(shù)字化1∶500成圖的要求，采用電子手簿或PDA記錄。管線外側無建筑物時，測至管線外20m的地形、地物，通視條件較差的山區(qū)或密林地帶可測到兩側15m。當帶狀地形測量的圖幅接邊時，宜測到本組圖幅外的10m，并按規(guī)定保證接邊質(zhì)量。

4 內(nèi)業(yè)資料整理與數(shù)據(jù)建庫

資料整理主要是指數(shù)據(jù)處理，由管線數(shù)據(jù)處理軟件進行處理。地下管線數(shù)據(jù)處理軟件的基本功能應包括數(shù)據(jù)輸入或導入、數(shù)據(jù)查錯、圖形編輯、屬性編輯、管線圖生成、查詢統(tǒng)計、成果輸出等。其使用的數(shù)據(jù)格式、圖式符號，地下管線及其附屬物分類、代碼、符號、線型及顏色等應滿足規(guī)程要求。

4.1 建立地下管線數(shù)據(jù)庫

地下管線探查人員把探查的管線埋深、附屬物等屬性數(shù)據(jù)、管線點坐標數(shù)據(jù)通過管線處理系統(tǒng)軟件錄入或導入計算機，建立管線數(shù)據(jù)庫，在地下管線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行展點并繪制計算機草圖，對管線及地形按有關標準進行分層、連線。

4.2 數(shù)據(jù)處理及查錯

對數(shù)據(jù)庫的管線屬性加以處理，完善屬性內(nèi)容。例如，對于一井多蓋的窨井，完善直通、多通等屬性數(shù)據(jù)，分別在附屬物欄填“窨井”、特征欄填“邊點”，在備注欄中說明出土、出地、出露、空管、空溝等情況。數(shù)據(jù)庫查錯的內(nèi)容包含屬性查錯、邏輯查錯等。根據(jù)管線數(shù)據(jù)庫的字段名稱、類型、長度、小數(shù)位數(shù)的要求，完整性約束、域值等條件，對各管線點表、線表進行100%檢查。（1）屬性查錯是對數(shù)據(jù)的類型、大小、標示符等進行檢查，通過檢查能夠發(fā)現(xiàn)人工填寫的錯誤，以及不合理的屬性內(nèi)容等。該項檢查由計算機完成，具有速度快、準確、無遺漏等特點，比人工檢查更具有優(yōu)勢。另外，所有的屬性查找都可以進行配置和設置，確保能夠根據(jù)技術規(guī)程進行必要的調(diào)整。（2）邏輯查錯指進行各種復雜的數(shù)據(jù)邏輯查錯。針對不同管線設施數(shù)據(jù)之間的關系，可以了解屬性根據(jù)關系應產(chǎn)生什么樣的變化，如材質(zhì)、管徑是否合理等。

4.3 編制管線圖與成果表輸出

在建立管線資料數(shù)據(jù)庫的基礎上，由軟件生成管線圖草圖，并疊加帶狀地形，對圖件做一定處理：（1）暗渠或位于溝（廊）道的寬度不小于成果圖上4mm時，必須按比例以實部2mm、虛部1mm的虛線繪出邊線；綜合管廊存在間隔壁的，其壁邊線不繪出，只繪最外的2個壁的邊線。（2）未穿鋪電纜的通信管塊、電力管溝（均），實測明顯點和特征點，采用虛線線型加注“空管”處理。（3）圖上長度大于等于50mm的排水管線段，應在其中點處標注流向符號。作業(yè)組全面核實管線圖上管線的數(shù)量和分布位置、管線圖式是否正確，檢查完成后，生成管線正式圖，輸出管線點成果表，并按照圖幅編號裝訂成冊，使之符合檔案管理要求。

4.4 入庫成果數(shù)據(jù)的檢查

入庫數(shù)據(jù)的檢查主要是針對入庫數(shù)據(jù)進行圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)庫和圖庫一致性的檢查工作。圖形數(shù)據(jù)檢查主要是檢查轉入的圖形和原DWG圖形有無變化、地圖坐標系統(tǒng)是否一致，對實體對象的屬性及對應關系等進行人工檢查。它要求入庫數(shù)據(jù)文件中的線數(shù)據(jù)與DWG文件線圖形數(shù)據(jù)的對應關系一致、數(shù)據(jù)庫中點的平面坐標與圖形中相應點位的平面坐標一致，入庫數(shù)據(jù)文件中點符號代碼與圖形中的點符號的圖例一致，以此確保以電子文檔形式提交的數(shù)據(jù)庫和DWG圖形文件的一致性。應對數(shù)據(jù)成果的一致性進行全面的檢查，并且自動生成錯誤信息文件以供檢查修改。

5 結束語

隨著我國城鄉(xiāng)一體化的不斷發(fā)展，地下管線的種類、埋設方式與數(shù)量也越來越多。一方面，已經(jīng)開展了地下管線普查的城市，需要開展管線數(shù)據(jù)更新，實施動態(tài)跟蹤修測和動態(tài)管理的工作必將在更多的城市展開；另一方面，尚未開展管線普查的城鎮(zhèn)也迫切需要開展管線普查，以實現(xiàn)地下管線數(shù)字化管理的要求。并且，地下管線的三維一體化、智能化、可視化技術取得了可喜的進展[3]。文章分析總結了地下管線探測從探查、測量、建庫、繪圖、入庫等流程的經(jīng)驗，可為從事管線探測的同行提供參考。